[其他]變速揚水發(fā)電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87103153
• 申請日: 1987-04-30
• 公開（公告）號: CN87103153A
• 公開（公告）日: 1987-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 酒寄彰廣;桑原尚夫;阪東明;大野泰照;林茂明;橫山功;荻原賢重
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02P5/36
• 分類號: H02P5/36;H02P9/26;H02P9/04
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 鄧明

本發(fā)明涉及變速揚水發(fā)電裝置，具體地說，涉及按照設(shè)定的輸出指令、連續(xù)穩(wěn)定地進行揚水的變速揚水發(fā)電裝置。

所謂變速揚水發(fā)電裝置，其結(jié)構(gòu)如USP（美國專利）4481455號公告所述，電動發(fā)電機的一次繞組通過由斷路器及主變壓器構(gòu)成的主回路與電力系統(tǒng)相連接;安裝在與原動機/負(fù)載直接連接的電動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上的二次繞組，通過由變頻裝置及激磁變壓器構(gòu)成的激磁回路，與上述的電力系統(tǒng)相連接。該裝置的最大優(yōu)點是能使原動機/負(fù)載的速度不受交流系統(tǒng)的頻率的影響。將其用于變速揚水發(fā)電站時，將水輪機/泵作為原動機/負(fù)載直接連接在電動發(fā)電機的二次繞組上。運轉(zhuǎn)發(fā)電時，用水輪機驅(qū)動電動發(fā)電機（發(fā)電機）轉(zhuǎn)子，將其一次繞組中感應(yīng)產(chǎn)生的電力輸送到電力系統(tǒng)。電動（揚水）運轉(zhuǎn)時，利用來自電力系統(tǒng)的電力驅(qū)動電動發(fā)電機，將其作為電動機使用，利用與二次繞組直接連接的泵進行揚水。這時，電力系統(tǒng)的頻率雖然是一定的，比如是60赫茲，但水輪機/泵的轉(zhuǎn)速不受其影響，能獨立地任意選擇，因此可以選擇使用能使水輪機或泵的運轉(zhuǎn)效率達(dá)到最大的轉(zhuǎn)速。

上文所說的可任意選擇轉(zhuǎn)速的意思是，在電力系統(tǒng)的頻率f₁與跟速度N對應(yīng)的頻率f（＝ (P×N)/120 ，式中P為線圈的極數(shù)）之間存在著差頻f₂，即（1）式成立;

f₂＝f₁-f＝f₁- (P×N)/120 （1）

（1）式中的差頻f₂系指二次繞組中的頻率，一方面保持電力系統(tǒng)的頻率f₁一定，另一方面可以設(shè)定能使泵或水輪機的效率達(dá)到最大的N的值。為了滿足關(guān)系式（1），可以進行調(diào)整的主要的操作端有兩處，其一是水輪機/泵的水道上的入口閥或?qū)蛉~片的開度，其二是構(gòu)成變頻裝置的可控硅的觸發(fā)角。這些操作端可通過由該變速揚水發(fā)電站的運轉(zhuǎn)目的等決定的設(shè)定信號進行適當(dāng)?shù)目刂啤?/p>

在USP中，雖然沒有說明變速揚水站的具體控制方法，但在例如日本特開昭60-90991號（美國申請序號664436號）中，主要公布了水輪機運轉(zhuǎn)時的如下控制方法。在此眾所周知的事例中，把輸出指令和水輪機的落差作為輸入信號，由函數(shù)發(fā)生器導(dǎo)出最佳速度指令和閥門的最佳開度指令，將與前一種指令相對應(yīng)的水輪機的實際速度反饋后，通過變頻裝置的觸發(fā)角，控制水輪機的轉(zhuǎn)速;將與后一種指令相對應(yīng)的水輪機導(dǎo)向葉片的實際開度反饋后，控制水輪機導(dǎo)向葉片的開度。另外，還有這樣的作用，如檢測出電力系統(tǒng)的頻率變化或電功率變化后，修正上述的指令，從而導(dǎo)致修正導(dǎo)向葉片開度的結(jié)果。該控制裝置始終是作為水輪機運轉(zhuǎn)時使用的裝置，而且在此控制過程中，所輸入的輸出指令信號只不過是用來作為輔助信號使用，以便導(dǎo)出所要求的速度信號和所要求的導(dǎo)向葉片開度信號。即就其結(jié)構(gòu)而言，不是直接與實際的發(fā)電輸出功率對比。因此從（發(fā)電機）輸出控制的觀點看，構(gòu)成開環(huán)控制系統(tǒng)、驅(qū)動速度控制系統(tǒng)和導(dǎo)向葉片開度控制系統(tǒng)，其結(jié)果是使發(fā)電機輸出功率的大小固定。以轉(zhuǎn)速控制為主，以發(fā)電輸出控制為輔的控制系統(tǒng)，從發(fā)電輸出控制的觀點看，響應(yīng)速度慢，而且尚未提出解決當(dāng)轉(zhuǎn)速控制和發(fā)電輸出控制等加在同一個發(fā)電機上時，如何解決數(shù)個控制系統(tǒng)之間相互影響的方法。即使夜間電力系統(tǒng)的負(fù)載變小，大部分負(fù)載不能使發(fā)電機進行最小連續(xù)發(fā)電運轉(zhuǎn)，因此，這時由無頻率調(diào)整能力的原子能發(fā)電站或大容量的火力發(fā)電站供電，其它部分則由發(fā)電成本低的水力發(fā)電站或一部分火力發(fā)電站負(fù)擔(dān)，總之，為了利用經(jīng)濟的電力系統(tǒng)，在系統(tǒng)負(fù)載變小的夜間，由于使發(fā)電成本高的火力發(fā)電站停止運轉(zhuǎn)或進行非低負(fù)載運轉(zhuǎn)的中間負(fù)載運轉(zhuǎn)，因此夜間的輸出功率及頻率的調(diào)整能力不足。例如，假定在補償夜間的電力不足時，為了增加低負(fù)載運轉(zhuǎn)中的火力發(fā)電站的輸出功率，最快也要幾分鐘-十幾分鐘的時間，起不到緊急控制的作用。特別是當(dāng)對應(yīng)于負(fù)載的變化來調(diào)整供電量及調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率的調(diào)整功能（即所謂AFC功能……頻率自動控制）不足。可是，若將揚水發(fā)電站建成變速式的，則會有如下效果，一定不管是進行水輪機運轉(zhuǎn)或揚水運轉(zhuǎn)中的哪一種運轉(zhuǎn)，都能進行高效率運轉(zhuǎn)，二是在揚水狀態(tài)（從而將電動發(fā)電機作為電動機運轉(zhuǎn)）時，也具有AFC功能。這就是變速揚水發(fā)電的令人感興趣的銷售要點。然而，眾所周知的控制方法只不過是以控制電動機的輸出來控制轉(zhuǎn)速為大前提，盡量使AFC功能在夜間揚水時能充分地起作用，但不夠具體化，達(dá)不到所期望的確保其響應(yīng)的迅速性和穩(wěn)定性的程度。

由上所述，本發(fā)明的目的是提供一種在進行揚水運轉(zhuǎn)時能充分地發(fā)揮AFC功能的，能對電動機單獨進行驅(qū)動輸出控制和轉(zhuǎn)速控制而又無矛盾的適用的變速揚水發(fā)電裝置。